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隨著我國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展以及人們對車輛安全性與舒適性的要求逐步提高，液力減速器作為一種安全可靠的輔助制動裝置在車輛傳動系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。但是，目前國內(nèi)液力減速器的設(shè)計理論還不夠完善，尤其是對葉片強度分析的研究還不夠深入。雖然，國內(nèi)學(xué)者對與液力減速器具有相似結(jié)構(gòu)的液力偶合器作了大量研究工作，但是，由于液力偶合器在結(jié)構(gòu)上常常采取限矩措施，故葉片強度問題并不是很突出。
在計算中人們一般采用相似計算法或經(jīng)驗公式將轉(zhuǎn)矩載荷簡化為均布壓力場作用于葉片表面，在水力機械的有限元分析強度計算中，由于精確加載比較困難，往往采用近似簡化加載的方法，這樣無疑會使計算結(jié)果有一定的誤差。而對于液力減速器來說，在極限制動工況需要傳遞極高的載荷，粗略估算葉片的載荷則不能滿足葉片強度分析的精度要求。針對某型液力減速器，采用計算流體動力學(xué)(CFD)數(shù)值模擬技術(shù)獲得其流道內(nèi)部壓力場，通過坐標轉(zhuǎn)換、曲面擬合等方法得到葉片表面壓力分布函數(shù)，再利用ANSYS軟件的APDL程序?qū)⑷~片的壓力載荷加載到有限元分析模型中，從而實現(xiàn)了較為精確的液力減速器葉片強度分析。
目前，有限元分析(CFEA)法在連續(xù)體力學(xué)領(lǐng)域已有相當廣泛的應(yīng)用，并得到了理論界與工程界的普遍認可。由于CFD與FEA具有各自不同的計算域和網(wǎng)格體系，計算中所關(guān)心的物理量也不盡相同，兩者很難直接相互對應(yīng)并傳遞相應(yīng)節(jié)點的物理量信息，對包含復(fù)雜流場的流一固藕合問題直接求解時，求解精度和計算量都存在一定的問題。現(xiàn)有軟件中對于旋轉(zhuǎn)流體機械中存在的流-固耦合問題并沒有提出直接的解決方案，故在此采用間接耦合的方法進行分析，分析流程如圖所示。首先，通過坐標轉(zhuǎn)換，利用局部坐標系，將CFD和FEA模型的邊界面相對應(yīng)。然后，通過曲面擬合的方法得到葉片表面壓力分布函數(shù)。最后，利用ANSYS中的APDL程序，根據(jù)壓力分布函數(shù)將流場壓力作為分布載荷作用在FEA模型中，并進行有限元分析。
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